Um cilindro hidráulico pode ter o diâmetro, o curso e a força teórica corretos e ainda assim falhar nos requisitos de produção da máquina porque o fluxo disponível não é suficiente para o movimento alvo. O resultado é familiar aos fabricantes de equipamentos: uma elevação que demora muito, um ciclo de impulso que perde o tempo takt ou um curso de retorno que se comporta de maneira diferente da extensão.
O primeiro cálculo de triagem é simples. Uma calculadora de velocidade do cilindro hidráulico pode relacionar o fluxo de óleo à área efetiva da câmara, enquanto uma estimativa do tempo de ciclo do cilindro hidráulico conecta a velocidade ao curso. Mas a máquina real também adiciona restrições de válvulas, perdas de mangueiras, mudanças de pressão, variação de carga, área lateral da haste, configurações de controle e desaceleração deliberada perto do final do percurso.
Este guia explica o caminho de cálculo que um comprador OEM pode usar antes de solicitar uma cotação de cilindro, bomba ou unidade de potência. É intencionalmente um guia em nível de sistema. Um cilindro não deve ser selecionado apenas pela velocidade.
O furo determina a área total do pistão usada durante a extensão quando o óleo entra na extremidade da tampa. Para um pistão circular:
Um furo maior precisa de mais volume de óleo para se mover na mesma velocidade. Pode fornecer mais força a uma determinada pressão, mas também aumenta a necessidade de fluxo para uma velocidade alvo.
Durante a retração, a haste ocupa parte da área do furo. A área efetiva do lado da haste é:
O curso determina a distância que o pistão deve percorrer. Também determina o volume de óleo necessário para um movimento de extensão ou retração. Um curso longo pode criar uma grande demanda de volume e fluxo, mesmo quando a velocidade linear alvo parece modesta.
Utilize o fluxo que pode atingir o cilindro durante o movimento relevante da máquina. O fluxo da placa de identificação da bomba nem sempre é idêntico ao fluxo útil do cilindro. As aberturas das válvulas, o diâmetro da mangueira, as conexões, os filtros, os controles compensados por pressão, o compartilhamento com outros atuadores e a velocidade do motor podem alterar o fluxo disponível no cilindro.
Para unidades consistentes, a relação básica de velocidade é:
v = Q ÷ UMA
A conversão de unidades deve ser feita corretamente. Se a área estiver em polegadas quadradas e o fluxo em galões por minuto, converta galões por minuto em polegadas cúbicas por segundo antes de calcular polegadas por segundo. Um galão americano contém 231 polegadas cúbicas, então:
No trabalho métrico, use metros cúbicos por segundo e metros quadrados, ou litros por minuto com uma conversão correspondente. Não misture área baseada em polegadas com litros por minuto sem primeiro converter as unidades.
t_controlarinclui comutação de válvula, aceleração, desaceleração, permanência, engate de carga e qualquer período de espera incorporado na sequência da máquina. Não é seguro assumir que um ciclo completo seja simplesmente duas vezes o tempo de extensão.
Suponha que um cilindro de haste única tenha:
Estes são valores de triagem teóricos. O tempo real da máquina pode ser maior devido à variação do deslocamento da bomba, controle da válvula, perdas de pressão, condições de carga, restrições da mangueira, amortecimento, vazamento e tempo de espera programado. O exemplo não representa uma classificação ou tempo de ciclo garantido para um produto HCIC.
Um cilindro de haste única utiliza a área de passagem total de um lado e a área anular do outro. Com fluxo igual, a menor área do lado da haste produz uma velocidade teórica mais alta. A igual pressão, também produz uma força teórica menor do que o lado de passagem total.
É por isso que os compradores OEM devem solicitar valores separados de extensão e retração em vez de solicitar apenas a “velocidade do cilindro”.
Uma válvula direcional pode medir as duas direções de maneira diferente. Válvulas de contrapeso, controles de fluxo, circuitos de detecção de carga, restrições de retorno e contrapressão podem alterar o movimento real. Um cálculo da velocidade do cilindro deve identificar se o valor do fluxo é o fluxo da bomba, o fluxo de saída da válvula ou o fluxo medido na porta do cilindro.
Uma articulação de elevação pode mover-se através de diferentes ângulos mecânicos. Um compactador ou ejetor pode encontrar resistência variável. Uma garra pode acelerar, entrar em contato com o material e então segurar uma carga. Esses eventos afetam a pressão e podem fazer com que o sistema de controle reduza o fluxo ou entre em uma condição operacional protegida.
Uma almofada, uma válvula de controle de fluxo ou uma rampa eletrônica podem reduzir a velocidade perto do final do percurso. Isto pode proteger o cilindro e a máquina, mas significa que o tempo médio do ciclo não é calculado apenas a partir da velocidade média do curso. O projetista deve separar deslocamento rápido, desaceleração controlada e tempo de permanência quando uma meta de tempo de ciclo for importante.
Uma revisão de dimensionamento útil funciona retroativamente a partir dos requisitos da máquina:
1. Defina o movimento necessário:Grave o curso, o tempo de extensão alvo, o tempo de retração alvo e o tempo total do ciclo.
2. Calcule ambas as áreas efetivas:Use a área do furo para a direção do furo completo e a área anular para o lado da haste.
3. Calcule o fluxo necessário:Reorganize v = Q ÷ A para Q = v × A e converta o resultado para o sistema de unidades selecionado.
4. Verifique a força na mesma condição de operação:O fluxo controla a velocidade; pressão e força teórica de controle de área efetiva.
5. Revise o funcionamento da bomba:Confirme se a bomba pode fornecer o fluxo necessário na pressão exigida pela carga.
6. Verifique as funções compartilhadas:Determine se outro atuador, válvula ou função de resfriamento usa o mesmo fluxo da bomba.
7. Revise o dimensionamento da linha:Restrições de mangueiras e portas podem reduzir o fluxo disponível e aumentar a geração de calor.
8. Verifique o comportamento da válvula e da almofada: Confirme se a válvula pode medir o fluxo necessário e se a almofada é apropriada para a carga e velocidade.
9. Meça o tempo de ciclo real:Teste a extensão e a retração separadamente sob carga e temperatura representativas.
10. Confirme o design final:Revise o cilindro, HPU, válvula, mangueira e estrutura como um sistema antes do lançamento.
Antes de solicitar um orçamento, prepare respostas para estas perguntas:
Esses detalhes ajudam a separar um problema de cilindro de um problema de HPU, válvula, mangueira, controle ou sequência mecânica.
A bomba pode fornecer diversas funções e o fluxo pode mudar com a velocidade do motor ou com a lógica de controle. Use o fluxo disponível durante o movimento real do cilindro.
A retração utiliza uma área diferente em um cilindro de haste única. Um projeto que passe no cálculo de extensão ainda pode perder o requisito de tempo de retorno.
Amortecimento e controle de rampa fazem parte do ciclo. Eles devem ser incluídos quando o comprador tiver uma meta rigorosa de tempo de produção.
Um furo maior pode aumentar a força, mas também aumenta o volume de óleo e a demanda de fluxo. Se a bomba não for trocada, o cilindro poderá se mover mais lentamente.
Uma fórmula teórica não leva em conta todas as quedas de pressão, alterações de carga ou ações de controle. Uma decisão final sobre o tempo de ciclo requer testes ou uma revisão do fabricante com base nos dados completos da máquina.
O cálculo da velocidade do cilindro hidráulico e o tempo de ciclo do cilindro hidráulico dependem de mais do que o fluxo da bomba. A área do furo, a área do lado da haste, o curso, o comportamento da válvula, a condição de pressão, as restrições da mangueira, as alterações de carga e o controle de fim de curso influenciam o resultado.
Para um comprador OEM, a solicitação mais útil não é simplesmente “cotar um cilindro rápido”. Forneça os tempos alvo de extensão e retração, vazão disponível no cilindro, pressão sob carga, curso, geometria de montagem e sequência da máquina. O HCIC pode então analisar se o cilindro e a unidade de energia hidráulica estão sendo dimensionados como um sistema de movimento completo.
A HCIC, também conhecida como Jinan Huachen Industrial Co., Ltd., desenvolve e fabrica cilindros hidráulicos, unidades de energia hidráulica e componentes hidráulicos relacionados para veículos, manuseio de resíduos, construção e equipamentos industriais. A adequação final deve ser verificada em relação ao projeto completo da máquina e aos requisitos de segurança aplicáveis
